本发明涉及一种金属材料各向异性力学行为的虚拟实验方法和装置，方法包括：根据待实验金属材料的电子背散射衍射实验结果构建微观组织代表体元模型；指定变形数量和变形程度，通过随机数生成器生成任意周期性边界条件；根据微观组织代表体元模型和任意周期性边界条件进行全场晶体塑性模拟，提取微观组织代表体元模型在指定变形程度下的屈服应力点，从而通过信赖域算法拟合屈服函数参数；提取微观组织代表体元模型在周期性边界条件下应力三轴度和罗德参数随等效应变变化的历史，从而通过信赖域算法拟合断裂模型参数。与现有技术相比，本发明以虚拟实验替代传统力学实验，以此缩短了金属材料产品的研发周期，并减少了人力物力财力的浪费。